На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

N+1Наука

Людьми вырастут?

На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

Полина Лосева

Сорок лет назад британские биоэтики постановили: не стоит выращивать человеческие эмбрионы in vitro дольше 14 дней. Эмбриологи тогда спорить не стали — ни у кого и так не получалось продержать зародыш в лаборатории дольше недели. С тех пор техники культивирования изменились, и вот уже целых пять исследовательских групп одновременно подошли к границе 14 дня вплотную. Правда, неясно, нарушили они установившееся правило или нет — и как это правило теперь вообще применять.

Двухслойный стандарт

Через две недели после оплодотворения человеческий зародыш все еще сложно увидеть невооруженным глазом — он размером в десятую часть миллиметра. Но еще сложнее разглядеть в нем будущего человека. Бóльшую часть бугорка, прикрепившегося к матке, занимают внезародышевые ткани — то есть структуры, которые обеспечивают существование человека внутри матери и не имеют никакого отношения к его жизни после появления на свет.

Больше всего места занимает трофобласт — самый внешний из внезародышевых слоев. Рыхлое скопление клеток, которое врастает в стенку матки и образует там «детскую» часть плаценты. Внутри трофобласта — полость хориона, крупный пузырь с жидкостью. Дальше — два пузыря поменьше, амнион (в ходе развития он разрастется в самую крупную из зародышевых оболочек) и желточный мешок (он со временем станет частью кишечника). Между ними зажат, собственно, зародыш — два слоя клеток. В нем еще нет ни органов, ни тканей, ни даже осей тела. Можно распознать только верх и низ (будущие спина и живот): верхний гипобласт помогает строить амнион, нижний эпибласт врастает в желточный мешок.

3310c7a71428bb738386fa0004d9ebda.png
Так выглядит эмбрион по прошествии первых двух недель развития. Зародыш — два слоя в центре: фиолетовый эпибласт и синий гипобласт. Все остальное — вспомогательные ткани: над двухслойным диском — амнион, под ним — желточный мешок, вокруг них, с оранжевой стенкой — полость хориона, а снаружи, обозначенный синим и голубым — трофобласт. Sabitri Ghimire et al. / Developmental Biology, 2021

В начале третьей недели развития в эпибласте должно возникнуть углубление — первичная полоска. Она тянется вдоль всего эмбриона и позволяет увидеть, где будут голова и хвост, а также правая и левая стороны. Через углубление первичной полоски клетки мигрируют между слоями, образуя третий слой зародыша (это называют гаструляцией). После этого можно считать, что прообраз человека готов. У него уже есть три оси тела и три слоя, из которых можно это тело собрать. Из верхнего слоя получится кожа и нервная система, из нижнего — кишечник и внутренние органы, а из среднего произойдут мышцы и скелет.

d751d9a7ac4faa44647d31c2168e08de.png
Схема гаструляции на поперечном срезе. Из эпибласта (синий) в пространство над гипобластом (зеленый) выселяются клетки (красный), образуя промежуточный слой тела. Sabitri Ghimire et al. / Developmental Biology, 2021

Зародыш на этой стадии не может разделиться на двух полноценных близнецов, в лучшем случае получатся сиамские. Исходя из этого и некоторых других соображений, в 1984 году британская Комиссия по исследованию человеческого оплодотворения и эмбриологии предложила останавливать все эксперименты с человеческими зародышами на 14 день развития или на стадии первичной полоски (этому посвящен наш материал «14 дней спустя»).

Это правило соблюдается и сейчас: где-то оно вошло в законодательство, где-то осталось на уровне рекомендации от научного сообщества. Правда, в 2021 году ученые признали, что однажды из этого правила придется сделать исключения — чтобы исследовать этапы развития человека, которые невозможно пронаблюдать на реальных эмбрионах. Но до сих пор никто на это не решился. Более того, до недавнего времени никто не мог вырастить даже двухнедельный эмбрион.

На шаг ближе

Это тем удивительнее, что сам по себе зародыш до гаструляции устроен предельно просто: всего два слоя клеток и никакой, казалось бы, сложной топологии. Причем на мышиных зародышах, у которых ранние стадии развития устроены примерно так же, эмбриологи продвинулись куда дальше — и дорастили их до стадии, на которой появляются предшественники нервной системы и бьется аналог сердца (у человека это происходит к концу третьей недели эмбриогенеза).

С людьми оказалось сложнее — по двум причинам. Первая состоит в том, что ученые пытаются обойтись без половых клеток (поскольку, в отличие от сперматозоидов, яйцеклетки добывать довольно сложно, а выращивать искусственные мы пока не умеем). А значит, нужно научиться собирать эмбрионы из стволовых клеток — и проверить, что они развиваются, как настоящие.

Такие эмбрионы уже несколько лет как существуют (о них читайте в материале «Здравствуй, гхола!»). Но растить их дольше недели сложно, потому что — и здесь возникает вторая причина неудач — зародыш должен имплантироваться в стенку матки. А искусственную матку до сих пор тоже никто не придумал. То есть нужно каким-то образом имитировать весь набор сигналов, которые эмбрион мог бы получать от матери, — механические, химические и клеточные — или научиться обходиться без них.

Теперь сразу пять групп ученых показали, как это могло бы работать. Китайские ученые из группы Ли Тяньцина (Tianqing Li) из Куньминского университета науки и технологий взяли эмбриональные стволовые клетки (это культура клеток из эмбриона на стадии нескольких дней развития), разделили на две группы и обработали первую одними сигнальными веществами, чтобы клетки остались «наивными», а вторую — другими, чтобы клетки превратились в аналог трофобласта. Затем все клетки смешали, и они образовали трехмерные шарики. Ли и коллеги назвали их Е-ассемблоидами (где Е обозначает «эмбрионоподобные»).

8a248fbebdfe9f2ebf5db4519f22149c.jpg
Е-ассемблоиды. Сверху: ассемблоиды с двумя полостями. ACLS — подобие амниона, YSLS — аналог желточного мешка. Снизу: схема ассемблоидов и типы клеток, которые Ли и коллеги обнаружили в них на восьмой день в культуре: AME — стенка амниона, EPILC — аналог эпибласта, AVE — передняя часть гипобласта, PSLC — аналог клеток первичной полоски, PGLC — аналог предшественников половых клеток. Zongyong Ai et al. / biorxiv, 2023 Zongyong Ai et al. / biorxiv, 2023

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

У позвоночных нашлось семь поводов поесть фекалий У позвоночных нашлось семь поводов поесть фекалий

Пищевую копрофагию у позвоночных животных можно разделить на семь категорий

N+1
Деменцию у собак оценили по скорости ходьбы без поводка Деменцию у собак оценили по скорости ходьбы без поводка

Скорость ходьбы собаки без поводка может служить показателем ее деменции

N+1
В старой коллекции находок из Костёнок нашли три кроманьонских зуба В старой коллекции находок из Костёнок нашли три кроманьонских зуба

Ученые обнаружили три кроманьонских человеческих зуба в Костёнки-1

N+1
Пропали без вести и ушли из кино: что стало с детьми из любимого фильма «Подкидыш» Пропали без вести и ушли из кино: что стало с детьми из любимого фильма «Подкидыш»

Как сложилась судьба детей-актеров из фильма «Подкидыш»?

VOICE
Лидерство в коллективе: как завоевать авторитет и доверие в группе? Лидерство в коллективе: как завоевать авторитет и доверие в группе?

Какие лидерские качества стоит развивать, чтобы завоевать доверие в группе

Psychologies
«Если друг оказался вдруг»: 10 типов токсичных знакомых — проверьте ваше окружение «Если друг оказался вдруг»: 10 типов токсичных знакомых — проверьте ваше окружение

Черты личности, которые делают человека токсичным

Psychologies
Вулканы нивелируют пятую часть антропогенного нагрева атмосферы в XXI веке Вулканы нивелируют пятую часть антропогенного нагрева атмосферы в XXI веке

Сульфатные аэрозоли вулканического происхождения сильно охлаждают климат

N+1
Достойный жених: индийский писатель о брачных традициях и жизни в Индии 50-х годов Достойный жених: индийский писатель о брачных традициях и жизни в Индии 50-х годов

Отрывок из книги «Достойный жених» индийского поэта и романиста Викрама Сета

Forbes
Кросс-сочетание с разными нуклеофилами прошло на коктейле никелевых комплексов Кросс-сочетание с разными нуклеофилами прошло на коктейле никелевых комплексов

Химики изучили кросс-сочетания в присутствии солей никеля

N+1
Человек, который не стал Гарри Поттером. Отрывок из романа Давида Фонкиноса Человек, который не стал Гарри Поттером. Отрывок из романа Давида Фонкиноса

Глава из романа о провале, который оказался вдохновляющей историей преодоления

СНОБ
5 побочных эффектов быстрого похудения, о которых вам никто не говорит 5 побочных эффектов быстрого похудения, о которых вам никто не говорит

Быстрые диеты имеют несколько серьезных последствий для вашего здоровья

ТехИнсайдер
«Наш мозг защищен от расшифровки мыслей»: почему не нужно бояться нейрочипов «Наш мозг защищен от расшифровки мыслей»: почему не нужно бояться нейрочипов

Почему нейроимпланты не превратят нас в армию киборгов

Forbes
Как в «Моем преступлении» Франсуа Озону удалось играючи поговорить на тему женской эмансипации Как в «Моем преступлении» Франсуа Озону удалось играючи поговорить на тему женской эмансипации

«Мое преступление» — фильм-размышление на тему женской эмансипации

СНОБ
«Книгу писать или жизнь жить»: как участники группы Anacondaz написали детскую сказку «Книгу писать или жизнь жить»: как участники группы Anacondaz написали детскую сказку

Весной 2023 года группа Anacondaz выпустила книгу «Энтони: дорога к дракону»

Forbes
«Водолеев в июне ждет успех!»: как нас заставляют верить в предсказания и гороскопы «Водолеев в июне ждет успех!»: как нас заставляют верить в предсказания и гороскопы

Что такое эффект субъективного подтверждения и как его используют астрологи?

Psychologies
«Обычно я не так легкомысленна, но…»: как и почему на нас влияет эротическая литература «Обычно я не так легкомысленна, но…»: как и почему на нас влияет эротическая литература

Каким терапевтическим эффектом обладают печатные постельные сцены?

Psychologies
После сотрясения мозг исцеляет себя глубоким сном После сотрясения мозг исцеляет себя глубоким сном

Мозг после травмы погружает пострадавшего в сон более глубокий, чем обычно

ТехИнсайдер
Школа юмора и любви к себе и окружающим: каким получился финал сериала «Тед Лассо» Школа юмора и любви к себе и окружающим: каким получился финал сериала «Тед Лассо»

В чем секрет успеха «Теда Лассо» и каким получился последний сезон

Forbes
Иван Волков Иван Волков

Все постановки с актером Иваном Волковым — автоматически зрительские хиты

Собака.ru
Исторический Chevrolet Avalanche Base Camp продаётся на eBay Исторический Chevrolet Avalanche Base Camp продаётся на eBay

Этот оригинальный экспедиционный пикап был изготовлен по заказу General Motors

4x4 Club
Во-первых, это красиво… Как французский DS меняет наши представления об автомобильном интерьере Во-первых, это красиво… Как французский DS меняет наши представления об автомобильном интерьере

Компания DS Automobiles поделилась своим видением футуристических интерьеров

4x4 Club
Фильмы, меняющие жизнь | Movies That Change Lives Фильмы, меняющие жизнь | Movies That Change Lives

Оценка социального импакта кино и практики доказательности в кинопроизводстве

Позитивные изменения
Кардиолог назвала 3 несуществующих диагноза, которые врачи тем не менее ставят Кардиолог назвала 3 несуществующих диагноза, которые врачи тем не менее ставят

Почему врачи с образованием и долгой практикой ставят диагнозы, которых нет?

Psychologies
И рублем, и советом, и сервисом И рублем, и советом, и сервисом

Развитию туристической отрасли способствует комплексная господдержка

РБК
Людмила Поргина «Ленком». Коллеги Людмила Поргина «Ленком». Коллеги

Судьба подарила мне театр «Ленком», где я встретила свою любовь

Караван историй
«Кто я на самом деле?»: как познать себя и обрести целостность — советы психологов «Кто я на самом деле?»: как познать себя и обрести целостность — советы психологов

Как добраться до своего истинного «Я»?

Psychologies
Объединение страны и репрессии: как королева Изабелла I Кастильская правила Испанией Объединение страны и репрессии: как королева Изабелла I Кастильская правила Испанией

Королева Изабелла I Кастильская разрушала стереотипы о женственности

Forbes
Убийца из США 40 лет был в бегах, но его наконец поймали! История одного преступника Убийца из США 40 лет был в бегах, но его наконец поймали! История одного преступника

Дональд Сантини скрывался от полиции сорок лет

ТехИнсайдер
Первооткрывательница Шагала и Малевича: какой была галеристка Надежда Добычина Первооткрывательница Шагала и Малевича: какой была галеристка Надежда Добычина

О вкладе первой российской галеристки в современное русское искусство

Forbes
Новый робот умеет летать, ездить, ходить и даже больше Новый робот умеет летать, ездить, ходить и даже больше

Робот с таким широким набором возможностей нашел бы широкое применение

ТехИнсайдер
Открыть в приложении